Vortragsfolien zum

POTENZIALANALYSE KWK
IM LICHTE DES NEUEN KWKG
Dr. Bernd Eikmeier
7. Branchen übergreifender KWK-Kongress
Wärmewende mit KWK
Berlin, 13./14. Oktober 2015
Folie 1
Fraunhofer IFAM – OE Energiesystemanalyse
01.09.2013: Integration des Bremer Energie Instituts ins FraunhoferIFAM (550 Mitarbeiter) als neue Abteilung „Energies y s tem analy s e“
http://www.ifam.fraunhofer.de/de/Bremen/Formgebung_Funktionswerkstoffe/
Energiesystemanalyse.html
Folie 2
Projektinformationen: KWK-Potenzialanalyse 2014
 Auftraggeber: BMWI
 Fertiggestellt: September 2014
 Bearbeiterkonsortium:
 Prognos
(Evaluierung des KWKG)
 Fraunhofer IFAM
(Kosten-Nutzen-Analyse und Potenziale
in den Sektoren Priv. Haushalte / GHD)
 IREES
(KNA und Potenziale im Sektor Industrie)
 BHKW Cons ult
(Mitarbeit insbesondere bzgl. BHKW)
 Kostenloser Download der Studie unter:
http://www.bmwi.de/DE/Mediathek/publikationen,did=657404.html
Folie 3
Inhalt des Vortrags
 Kurzinformation:
 Potenziale der Industriellen KWK
 Potenziale der Objekt-KWK (Sektoren Private Haushalte und GHD)
 Potenziale von Fern- und Nahwärme-KWK in Deutschland
(Sektoren Private Haushalte und GHD)
 Umsetzung der KWK-Potenziale:
Anmerkungen zur Novelle des KWKG
Folie 4
Industrielle KWK (basierend auf Sektorenanalyse)
Potential Wärmeerzeugung
Industrie-KWK (Basisvariante)
Von 84 TWh/a (2012)
auf 107 TWh/a (2030): + 25%
Potential Stromerzeugung
Industrie-KWK (Basisvariante)
Von 28 TWh/a (2012)
auf 43 TWh/a in 2030: + 50%
Folie 5
Potenziale der Objekt-KWK (Sektoren PHH und GHD)
 Zur Vermeidung von Doppelzählungen werden Objekt-KWK-Potenziale
in wirtschaftlichen Fernwärme-Clustern nicht betrachtet
 Das hier ausgewiesene Potenzial ist aus rein methodischen Gründen
deutlich geringer als das tatsächliche Potenzial!
(Ziel der Studie war die Ermittlung der maximalen KWK-Potenziale)
 Wirtschaftliche Potenziale außerhalb von wirtschaftlichen FernwärmeKWK-Clustern (Szenario 90 % Anschlussgrad):
Betrachtungs w eis e
Objekt-KWK-Potenzial
Einheit
Wert
betriebs w irts chaftlich
KWK-Wärmeerzeugung
TWh/a
20,9
betriebs w irts chaftlich
KWK-Stromerzeugung
TWh/a
14,1
v olks w irts chaftlich
KWK-Wärmeerzeugung
TWh/a
3,3
v olks w irts chaftlich
KWK-Stromerzeugung
TWh/a
2,7
 Es werden auch viele nicht wirtschaftliche KWK-Anlagen errichtet,
685.000 erneuerte Wärmeerzeuger pro Jahr sind ein sehr großer Markt
Folie 6
Bearbeitungsschema Siedlungs-KWK
Analy s eteil
Hochrechnungs teil
41 Modellstädte
Gebäudestatistik der 4.598
Gemeindeverbände/Städte
in Deutschland
Objektscharfe
Wärmebedarfsermittlung
Rasterung + Clusterung
der Städte
Ermittlung Inputdaten
Wirtschaftlichkeitsrechnung
Typologiewerte
je Gebäude
Wärmebedarf
je Gemeindeverband/Stadt
Einteilung in 9
Stadtkategorien
Wirtschaftlichkeitsrechnung
für 1.403 Cluster
Ermittlung des
wirtschaftlichen KWKPotenzials je Stadtkategorie
Wärmebedarf der
Stadtkategorien
Hochrechnung des
Fernwärme-KWK-Potenzials
in Deutschland
Folie 7
Bildung von Stadtkategorien
Kategorie
Bes chreibung
Anzahl
Alte Bundesländer
I
Gemeindeverbände mit mehr als 350.000 Einwohnern
14
II
Gemeindeverbände mit 150.001 bis 350.000 Einwohnern
30
III
Gemeindeverbände mit 80.001 bis 150.000 Einwohnern
48
IV
Gemeindeverbände mit 50.001 bis 80.000 Einwohnern
79
V
Gemeindeverbände mit 20.000 bis 50.000 Einwohnern
476
VI
Gemeindeverbände mit 20.000 bis 80.000 Einwohnern
in der Peripherie einer Großstadt
22
S um m e Alte Bundes länder:
669
Neue Bundes länder:
VII
Gemeindeverbände mit mehr als 80.000 Einwohnern
14
VIII
Gemeindeverbände mit 20.000 bis 80.000 Einwohnern
97
S um m e Neue Bundes länder:
111
Ges am t in Deuts chland:
780
S ons tiges :
IX
Folie 8
Alle Gemeindeverbände mit weniger als 20.000 Einwohnern
3.818
Datengrundlage der Modellstädte
 41 Modells tädte aus 6 Bundes ländern
 GIS basierte Wärmebedarfskarte für jede Modellstadt
 Gebäude(teil)s charfe Auflös ung (ges am t 1,1 Mio. Objekte)
 Angaben zum Wärmebedarf (individuelle Gebäudetypologien
bas ierend auf m ehr als ¼ Mio. Verbrauchs daten )
 Fortschreibung Bedarf (Sanierungseffekte, Wohnflächenzuwachs
differenziert nach Raumordnungsregionen)
 Angaben zur Nutzungsart
 Angaben zur Gebäudegeometrie und zu Wohn-/Nutzflächen
 Angaben zur Baualtersklasse
 Haus ans chlus s längen aller Gebäude (eigene Berechnung IFAM)
 Verteilnetzlängen auf Clus terebene (eigene Berechnung IFAM)
Folie 9
Schema der Analyse in den Modellstädten
Digitale Wärm ebedarfs karte
Definition v on Clus tern
Folie 10
Wärm edichte- / S iedlungs s trukturkarten
Wirts chaftlichkeits bew ertung Clus ter
Methodik Wirtschaftlichkeitsrechnungen
 Bilanzierung erfolgt wärmeseitig über eine Kapitalwertermittlung in
einem Betrachtungszeitraum von 30 Jahren
 Umrechnung auf einen spezifischer Wert (€/MWh):
Discounted Mean Value (DMV), Angabe als Realwert in €2013 ohne MwSt.
 Prüfung auf Wirtschaftlichkeit erfolgt getrennt für alle 1.403 Cluster,
ohne Berücksichtigung bestehender Netze (Datengrundlage fehlt):
Anlegbarer Fernwärmepreis
(aus Vollkostenvergleich mit Gaskesseln)
- Wärmeerzeugungskosten
(über BHKW und GuD-Musteranlagen)
- Wärmeverteilungskosten
(individuell berechnet für jedes Cluster)
= x €/MWh
(Wirtschaftlichkeit ist gegeben für x > 0)
 Angabe der Ergebnisse in „Wirtschaftlichkeitsstufen“ (+/- 5 €/MW):
zeigt Sensibilität an
Folie 11
Szenarien
 Zw ei Betrachtungs w eis en:
 B = betriebswirtschaftlich (8% Zins)
 V = volkswirtschaftlich (3% Zins), ohne Steuern, EEG, KWKG, CO2
 Zw ei Ans chlus s grade:
 AG 90 = 90% der Wärmenachfrage im Cluster werden angeschlossen
 AG 45 = 45% der Wärmenachfrage im Cluster werden angeschlossen
Folie 12
Ergebnisse im Szenario AG 90 Betriebswirtschaftlich
Anteil des Wärm ebedarfs
in den KWK-geeigneten Clus tern
KWKPotenzial
S tadtkategorie
> + 10
€/MWh
>+5
€/MWh
>0
€/MWh
>-5
€/MWh
> - 10
€/MWh
>0
€/MWh
I
27,6%
43,4%
55,1%
65,7%
78,5%
49,6%
II
18,8%
28,4%
37,2%
56,5%
73,9%
33,5%
III
17,7%
23,2%
31,8%
39,4%
52,7%
28,6%
IV
13,2%
18,2%
30,7%
43,3%
52,3%
27,6%
V
7,0%
8,6%
15,2%
21,3%
32,8%
13,7%
VI
9,1%
15,0%
15,8%
18,6%
28,5%
14,2%
VII
20,7%
33,2%
52,6%
62,7%
71,4%
47,3%
VIII
1,0%
8,2%
35,6%
53,5%
55,0%
32,1%
IX
3,6%
3,6%
3,6%
5,9%
16,4%
3,2%
 Ergebnisse weisen eine hohe Sensitivität auf  hohe Bedeutung KWKG
Folie 13
Versorgter Nutzwärmebedarf im Szenario AG 90 B
 52% entfällt auf Städte in den ABL mit mehr als 150.000 Einwohnern
(deren Anteil am Nutzwärmebedarf in Deutschland ist nur 24%)
8,1
5%
9,7
6%
I: ABL, > 350 Tsd. Einw.
11,3
7%
II: ABL, 150 - 350 Tsd. Einw.
57,5
37%
1,0
1%
III: ABL, 80 - 150 Tsd. Einw.
IV: ABL, 50 - 80 Tsd. Einw.
18,2
12%
V: ABL, 20 - 50 Tsd. Einw.
VI: ABL, Peripherie Großstadt
VII: NBL, > 80 Tsd. Einw.
12,6
8%
VIII: NBL, 20 - 80 Tsd. Einw.
IX: ABL/NBL, < 20 Tsd. Einw.
Angaben in TWh/a
Folie 14
13,0
9%
22,5
15%
Potenziale der KWK-Fernwärme/Nahwärme (AG 90 V)
 Verteilung ist sehr ähnlich bei
betriebswirtschaftlicher Rechnung
Folie 15
Ergebnisse der Szenarien im Vergleich
KWK-Potenzial
AG 90
AG 45
Zum Vergleich:
Betriebs w irts chaftlich [TWh/a]
Wärmenachfrage
154
35
KWK-Wärmeerzeugung
128
29
KWK-Stromerzeugung
113
25
Volks w irts chaftlich [TWh/a]
Wärmenachfrage
249
56
KWK-Wärmeerzeugung
207
47
KWK-Stromerzeugung
182
41
 KWK-Stromerzeugung der
allgemeinen Versorgung: 50 TWh/a
(Stand 2013)
 KWK-Wärmeerzeugung: 64 TWh/a
(AGFW-Hauptbericht 2012)
 Höhe des Anschlussgrades ist entscheidend
 Potenziale sind volks- deutlich höher als betriebswirtschaftlich
 Bewertung Szenario Betriebswirtschaftliche Sicht und AG 45:
Die bestehenden Fernwärmestrukturen könnten bei den aktuellen
Rahmenbedingungen nur etwa zur Hälfte aufgebaut werden
Folie 16
Inhalt des Vortrags
 Kurzinformation:
 Potenziale der Industriellen KWK
 Potenziale der Objekt-KWK (Sektoren Private Haushalte und GHD)
 Potenziale von Fern- und Nahwärme-KWK in Deutschland
(Sektoren Private Haushalte und GHD)
 Umsetzung der KWK-Potenziale:
Anmerkungen zur Novelle des KWKG
Folie 17
Zentrale Hemmnisse zur Nutzung der KWK-Potenziale
 Stellenwert der KWK im Rahmen der Energiepolitik und die Rolle der
KWK im zukünftigen Strommarkt ist fraglich bzw. eher gering
 Fortlaufende Unsicherheit über Änderungen der wirtschaftlichen
Rahmenbedingungen
 Nicht funktionierender CO2-Zertifikatehandel
 Sinkende Preise an den Strommärkten
 (Zu) hohe Erwartungen an Amortisationszeiten
 …
Folie 18
CO2-Entwicklung und Ziele: Ohne KWK-Ausbau möglich?
 Aktueller Beitrag der KWK: rd. 56 Mio. t CO2-Reduktion
 Möglicher Mehrbeitrag bei Zielerreichung 25% Anteil an
Nettostromerzeugung: bis zu 32 Mio. t CO2-Reduktion
 Die echten Herausforderungen beginnen erst nach 2020
Folie 19
Quelle: S. Lechtenböhmer (WI); VKU/Enervis
Bedeutung KWK/G / Wärmenetze für die Wärmewende
 Wärm em arkt ist von zentraler Bedeutung für die Energiewende

Anteil Wärme am Endenergiebedarf: 56%, davon Anteil Raumwärme: 52%
 Die Bedeutung der Gebäudesanierung wird häufig überschätzt

Beispiel: Sanierungseffizienz 35 %, -rate 1,5%/a:
nach 30 Jahren besteht noch rd. 85% des ursprünglichen Wärmebedarfes
 Effiziente Erzeugung und Bereitstellung der Wärme erforderlich
 Hoher Anteil der Erzeugung aus Erneuerbaren Energien und KWK
 Wärm enetze ermöglichen u.a.

Eine zeitliche Entkopplung von Wärmeangebot und -nachfrage

Eine räumliche Entkopplung, d.h. höhere Anteile aus EE auch in hoch
verdichteten Siedlungsgebieten (Anteil der Stadtbevölkerung: 75%, Tendenz: )

(Flexibler) Energieträgermix bei der Erzeugung

Wirtschaftlichere Lösungen durch größere Anlagen (z.B. für Nutzung von
Abwärme, solarthermische Anlagen, Holz aus Landschaftspflege)
 KWKG ist über Netz- und Speicherförderung ein zentraler Treiber
 Aber: Lange Amortisationszeiten für Investitionen in Wärmenetze
Folie 20
Anmerkungen zum KWKG 2016 (1): 25%-Ziel
 25%-Ziel jetzt in Bezug auf regelbare Nettostromerzeugung
 Falsches politisches Signal
 KWK-Ausbauziel 2020 sinkt von rd. 150 TWh/a auf rd. 110 TWh/a:
 KWK-Ausbauziel sinkt um rd. ein Viertel
 KWK-Ausbaumenge sinkt auf rd. ein Viertel
 Annäherung an das 25%-Ziel erfolgt auch durch Nichtstun
(kein KWK-Ausbau) bzw. automatisch bei Ausbau der EE
 KWK wird nur als Brückentechnologie gesehen
 Kein KWK-Ausbauziel für 2030;
Investitionszyklen sind aber viel länger als die Perspektive 2020
Folie 21
KWK-Potential und KWK-kompatible Stromerzeugung
Betriebswirtschaftliches
Potenzial/ Basisentwicklung
Reference-scenario
Target-scenario
Volks
wirtschaftliches
Potenzial/
ambitionierte
Entwicklung
KWK-Potential
KWK-kompatible Stromerzeugung
 Bis 2035 ist das maximale (!) KWK-Potential kompatibel zum zukünftigen
Strommarkt bzw. zur Residuallast
Folie 22
Quelle: Prognos, IFAM et al.: KWK-Potenzialstudie 2014
Anmerkungen (2): Aufgabe der Brennstoffneutralität
 Schwer nachvollziehbar
 Brennstoffprioritäten sollten nicht in Bezug auf eine Technologie
und deshalb nicht im KWKG gesetzt werden;
KWKG kann unwirksamen CO2-Zertifikatehandel nicht kompensieren
 Jede (für einige Zeit kaum vermeidbare) Nutzung von Kohle sollte
möglichst effizient erfolgen  KWK
 Nicht KWK ist eine Brückentechnologie, sondern Kohle ist ein
Brückenenergieträger
 Das letzte fossil gefeuerte Kraftwerk, welches in 20xx vom Markt
geht, sollte eine KWK-Anlage sein
Folie 23
Anmerkungen (3): Förderung von Bestandsanlagen
 Zu begrüßen, um Bestandsabbau zu vermeiden
(Steigerung des KWK-Anteils ist nur bei Bestandssicherung möglich)
 2 MW-Grenze ist nicht ausreichend begründet,
dezentrale KWK-Lösungen < 2 MW sind von hoher Relevanz in
Quartierskonzepten u.ä. und waren ein Haupttreiber für die (geringen)
KWK-Entwicklungen der letzten Jahre
Folie 24
Anmerkungen (4): Förderung Neue / Modernisierte Anlagen
 Bei Einspeisung in das Netz der allgemeinen Versorgung angehoben
 Bei Eigenstromverbrauch reduziert bzw. gestrichen
 Es ist durch das KWKG 2016 keine grundlegende Verbesserung der
Wirtschaftlichkeit von Neuinvestitionen in KWK-Anlagen zu erwarten
Folie 25
Anmerkungen (5): Förderung Netze und Speicher
 Verdoppelung der Projektobergrenzen
 Kontinuität der Förderung ist zu begrüßen


KWKG-Monitoring: Deutliche Zunahme bei den durch das KWKG 2012
geförderten Wärmenetze und Speicher
Neubaunetze werden vor allem durch Wärme aus Bio- und Erdgas gespeist
 Netzausbau führt zum gewünschten Energieträgerwechsel
100%
Trassenlänge in % der Maßnahmen
9%
7%
13%
75%
9%
Biomasse
Biogas
54%
Sonstige
50%
41%
Erdgas
Steinkohle
Braunkohle
6%
Heizöl
25%
Flüssiggas
24%
18%
6%
0%
Neubau
Ausbau
beantragte und zugelassene Wärmenetze, Stichtag: 01. Juli 2014
Folie 26
Gesamtbewertung Potenzialumsetzung mit Blick KWKG 2016
 KWKG wirkt als Reparaturversuch / -notwendigkeit in einem nicht
richtig funktionierenden Strommarkt
 Große Unsicherheit über mittelfristige Rahmenbedingungen der KWK:

KWKG 2012: Fördersätze reichten zunehmend nicht aus, um die sinkende
Börsenstrompreise zu kompensieren: Wiederholung mit KWKG 2016?

EEG 2014: EEG-Umlage für die Eigenversorgung: EEG Novellierung 2017

24.02.2015: Pressenachricht (RP): „Bundeswirtschaftsminister Sigmar Gabriel
(SPD) erwägt, die von den Stromkunden zu zahlende Umlage zur Förderung
der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) auf Bestandsanlagen zu beschränken“

KWKG 2016: 25%-Ziel verwässert, KWK als Brückentechnologie!?

Was passiert nach Ablauf der KWK-Bestandförderung?

…
 Unsicherheit als dauerhaft wirksames Investitionshemmnis
 Es steht zu befürchten, dass es weiterhin einen eher stagnierenden oder
nur langsam wachsenden KWK-Markt gibt
Folie 27
Kontaktdaten
Dr. Bernd Eikmeier
Projektleiter Abt. Energiesystemanalyse
Fraunhofer IFAM
Wiener Straße 12
28359 Bremen
Tel.:
0421 / 2246 – 7023
Email: [email protected]
Folie 28

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